## PENGARUH KONSENTRASI KHITOSAN DAN WAKTU FILTRASI MEMBRAN KHITOSAN TERHADAP PENURUNAN KADAR FOSFAT DALAM LIMBAH DETERJEN
Syahrul Ramadhanur 1 , Alvika Meta Sari 2 1,2 Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta phika_80@yahoo.com
ABSTRAK.  Penanggulangan  terhadap  pencemaran  air  limbah  yang mengandung senyawa  fosfat,    terutama  yang  berasal  dari  air  limbah  deterjen  dapat  dilakukan dengan menggunakan teknologi membran. Membran dapat dibuat dari bahan polimer alam  yaitu  senyawa  khitosan  yang  diperoleh  dari  khitin  yang terdapat  di dalam  kulit udang. Khitin dapat diubah menjadi khitosan melalui proses deasetilasi menggunakan NaOH 50%. Kualitas  khitosan  yang diperoleh  pada  penelitian  ini ditentukan  dengan FTIR.    Khitosan  dilarutkan  dalam  asam  asetat 1%, selanjutnya  digunakan  untuk membuat  membran  jenis membrane Ultrafiltrasi  dengan  variasi  konsentrasi khitosan 1%, 2%, 3%, 4% dan 5% (b/v). Membran tersebut digunakan untuk menurunkan kadar fosfat  larutan standar  KH2PO4  10 ppm dengan variasi  waktu kontak 30, 60, 90 dan 120 menit. Membran  khitosan  3%  dan  waktu  kontak  60  menit  merupakan  membran terbaik  karena mampu  menurunkan  kadar  fosfat  dalam  larutan  standar  KH2PO4  10 ppm secara  optimal.  Besarnya  derajat  deasetilasi  (DD)  84.18%.  Kondisi  ini diaplikasikan  untuk  menurunkan  kadar  fosfat  total  yang  terdapat  dalam  air  limbah deterjen. Hasil  pengamatan menunjukkan  dapat menurunkan kadar  fosfat  total dalam air limbah deterjen sampai 97.40% setelah dilakukan filtrasi empat kali dan perubahan pH larutan dari 9 menjadi 8.
Kata kunci : Derajat deasetilasi, Membran Khitosan, Fosfat.

## PENDAHULUAN
Limbah cair termasuk limbah yang mempunyai sifat cair dimana komposisinya terdiri atas 99,9%  air dan sisanya adalah bahan padat (Mahida,1995). Limbah dapat berbentuk bahan tersuspensi atau lainnya dalam bentuk terlarut. Menurut Soemirat (2003), air buangan bekas  cucian, buangan dari  kamar mandi, bekas dari cucian  perabot  merupakan  limbah yang mengandung detergen, sabun dan mikroorganisme. Detergen atau sabun paling banyak dipakai dalam mencuci pakaian. Limbah deterjen sering dibuang langsung ke saluran air (got) tanpa melalui pengolahan,  hal ini dapat merugikan kelangsungan lingkungan hidup. Detergen tersusun atas tiga komponen, yaitu surfaktan 20  –  30%,
bahan builder (senyawa fosfat)  70-80%, dan  bahan  aditif  (pemutih,  pewangi) antara 2-8%. Kandungan senyawa fosfat cukup besar, sehingga kandungan dalam limbah pencuciannya juga cukup tinggi (Yunarsih, 2013)
Metode yang digunakan dalam upaya penanggulangan  pencemaran  limbah cair, diantaranya adalah  pengolahan limbah secara fisik, kimia dan biologi, atau kombinasinya. Umumnya pengolahan limbah cair secara kimia dilakukan dengan proses koagulasi- flokulasi, sedimentasi dan secara floatasi dengan menggunakan udara terlarut, serta pengolahan limbah cair secara biologi yaitu proses aerob dan anaerob. Proses kimia seringkali kurang efektif dikarenakan biaya bahan kimia cukup tinggi dan umumnya
menghasilkan lumpur ( sludge ) yang cukup banyak.
Oleh karena itu diperlukan suatu bahan baku alternatif yang lebih mudah dan murah dengan memanfaatkan khitosan sebagai bahan pembuatan membran yang juga merupakan suatu polimer yang ramah lingkungan.
Ekspor udang Indonesia biasanya dilakukan dalam bentuk bekuan, dengan kepala dan kulit  yang sudah terpisah. Limbah padat kepala dan kulit udang semakin lama akan menumpuk, sehingga  dapat menimbulkan bau tidak sedap dan dapat  merusak  dari segi estetika. Pada perkembangannya  kulit dan kepala udang dapat dimanfaatkan untuk pembuatan kitin dan kitosan.
Menurut  Marganof, 2003, kulit udang mengandung protein 25% -  40%, kitin 15% - 20% dan kalsium karbonat 45% - 50%.
Kulit dan kepala udang dapat digunakan sebagai bahan baku khitin dan kitosan, memiliki  kegunaan di berbagai bidang baik farmasi, kedokteran, biokimia, pertanian, pangan, tekstil, makanan, dan lingkungan hidup. Pada bidang farmasi, kitosan digunakan sebagai bahan baku untuk berbagai sediaan obat diantaranya tablet, krim dan lotion (Betha, dkk. 2009).
Kitin merupakan biopolimer rantai panjang yang lurus tersusun dari 2000– 3000 monomer (2-asetamida-2-deoksi- D-glukosa) yang terangkai dengan ikatan 9 1,4- β-glikosida. Kitin memiliki rumus molekul [C8H13NO5]n mimiliki berat molekul 1,2 x 106 Dalton juga gugus asetamida (-NHCOCH3) yang merupakan polimer berunit N- asetilglukosamin. Kitin banyak terdapat pada kulit luar hewan Artropoda, Molusca, Anellida, Crustacea dan dinding sel fungi (Yunarsih, 2013).
Struktur senyawa khitin dan khitosan terdapat pada Gambar 1.
Gambar 1.Struktur Senyawa Khitin dan Khitosan (http://eprints.undip.ac.id)
Khitosan merupakan hasil reaksi deasetilasi khitin, berupa polimer rantai panjang glukosamin (2-amino-2-deoksi- D-Glukosa), memiliki rumus molekul [C 6 H 11 NO 4 ]n dengan bobot molekul 2,5x10 5 Dalton. Khitosan mempunyai bentuk serpihan  putih  berwarna  kekuningan, tidak berbau dan tidak berasa. Khitosan tidak larut dalam air,  basa kuat, asam sulfat, pelarut-pelarut organik  seperti dalam alkohol, aseton, sedikit larut dalam asam klorida dan  asam nitrat, larut dalam asam asetat 1%-2%, dan mudah larut dalam asam format 0,2%- 1,0% dengan pH sekitar 4,0. Pada pH asam cenderung terjadi pengendapan dan larutan khitosan membentuk komplek polielektrolit yang bermuatan positif dengan hidrokoloid anionik menghasilkan gel. Khitosan tidak beracun, mudah mengalami biodegradasi dan polielektrolit kationik karena mempunyai gugus fungsional yaitu  gugus  amino,  selain  itu  terdapat juga  gugus  hidroksil primer dan sekunder yaitu masing-masing  terikat pada  atom C  primer dan  sekunder. Adanya gugus fungsi tersebut mengakibatkan khitosan mempunyai kereaktifitasan tinggi. Gugus fungsi amina bebas yang bersifat nukleofilik kuat dalam khitosan menyebabkan lebih
reaktif dari senyawa khitin dan memungkinkan juga  untuk modifikasi kimia yang beranekaragam. Khitosan merupakan bahan alami yang memiliki manfaat mulai dari pengolahan limbah sampai untuk dunia medis. Berbeda dengan polisakarida alami lainnya seperti selulosa, alginat, agarosa,  dan pektin yang memiliki sifat netral atau asam, khitosan bersifat basa karena memiliki gugus amino dalam jumlah besar pada rantai tulang punggungnya (Mak & Sun, 2008). Gugus ini dapat mengalami protonasi pada pH kurang dari 6,5, yang menjadikan khitosan polimer kationik dan dapat berikatan dengan bahan bermuatan negatif seperti enzim, sel, polisakarida lainnya, asam nukleat, kulit (Argin-Soysal, 2007).
Khitin dan khitosan berbeda  kandungan nitrogennya. Khitin memiliki polimer kurang dari 7% dan khitosan mengandung total nitrogen lebih dari 7% (Roberts, 1992).

## Derajat Deasetilasi
Khitin  yang bereaksi  dengan  alkali dapat  mengalami  hidrolisis  dari gugus asetamida kepada gugus amino, hal ini dinyatakan oleh Kurita 2006. Proses hidrolisis biasanya menggunakan NaOH dan KOH pada temperatur  tinggi.  Jika waktu reaksi berjalan lama, hidrolisis menggunakan alkali dapat
mengakibatkan
penurunan berat molekul.. Kemurnian khitosan dapat diketahui dari  Derajat Deasetilasi (DD) dan  kelarutannya  dalam asam asetat 1%. Sifat kelarutan ini disebabkan oleh deasetilasi dalam larutan alkali (Meriatna, 2008).
Metode FTIR ( Fourier Transform Infra
Red ) dapat digunakan untuk mengetahui Derajat Deasetilasi (DD) khitosan.
Untuk menentukan DD digunakan metode garis oleh Moore  dan Robert, seperti ditunjukkan dalam persamaan
% 100 33 , 1 1 1 3450 1655 x x A A DD − = (Hargono, dkk. 2008)
Keterangan rumus :
A =     log P Po = absorbansi 85 , 1656 A =  Absorbansi  pada  panjang gelombang1588cm -1 untuk serapan gugus amida/asetamida (CH 3 CONH - )
01 . 3468 A = Absorbansi pada panjang gelombang 3410 cm -1 untuk serapan gugus hidrosil (OH - )

## Fosfat
Menurut Hammer dan Viessman (2005) bentuk utama dari fosfor  dalam limbah domestik cair adalah fosfor organik, orthofosfat (H 2 PO 4 -1 , HPO 4 -2 , PO 4 -3 ) dan polifosfat. Orthofosfat banyak dijumpai pada air buangan yang telah tercemari pupuk.  Terdapat  tiga  asam  fosfat asam  orthofosfat  H 3 PO 4 ,  asam pirofosfat H 4 P 2 O 7 , dan asam metafosfat HPO 3 . Jika suatu larutan asam orthofosfat dinetralkan dengan natrium hidroksida dengan memakai metil jingga sebagai indikator, titik netral dicapai bila asam  itu  telah  diubah  menjadi  fosfat primernya.
Tipe polifosfat adalah sodium hexa metafosfat Na 3 (PO 3 ) 6 dan sodium pirofosfat Na 4 P 2 O 7 . Polifosfat berasal dari air buangan penduduk dan industri yang menggunakan detergen mengandung fosfat. Komponen fosfat dipergunakan untuk membuat detergen sebagai pembentuk buih. Sedangkan fosfat organik terdapat dalam air buangan penduduk (tinja) dan sisa makanan. Fosfat organik dapat pula terjadi dari orthofosfat yang terlarut melalui proses biologis karena baik bakteri  maupun tanaman menyerap fosfat  bagi pertumbuhannya.  Adanya fosfat dalam air limbah dapat menghambat penguraian pada proses biologis (Saefumilah, 2006).
Membran Membran merupakan penghalang ( Barrier ) diantara dua fasa, mampu melewatkan komponen (ion-ion) tertentu dan menahan komponen lain dari suatu aliran fluida yang dilewatkan (Mulder,1996). Komponen aktif membran adalah senyawa bermuatan atau netral yang membentuk senyawa kompleks dengan ion  -  ion secara reversible dan mambawanya melalui membran organik. Larutan yang yang tertahan disebut retentat dan larutan yang mengalir disebut permeat . Filtrasi membran berfungsi sebagai pemisahan, pemekatan dan pemurnian dari  suatu larutan.  Proses   membran melibatkan umpan (cair dan gas) dan gaya dorong ( driving force ) akibat perbedaan tekanan (ΔP), konsentrasi (ΔC) dan energi (ΔE).
Keunggulan pemisahan menggunakan membran  adalah  : (1)  berdasarkan ukuran molekular sehingga beroperasi pada temperatur rendah (ambient); (2) Pemakaian energi yang relatif rendah, karena  tidak melibatkan perubahan fasa; (3) tidak menggunakan zat bantu kimia sehingga tidak ada tambahan produk buangan; (4) bersifat modular artinya modul membrane dapat discale- up dengan memperbanyak unitnya; (5) mudah digabungkan dengan proses pemisahan lainnya ( hybrid processing )
Pada proses membran umumnya terjadi fenomena fluks berbanding terbalik dengan selektifitas. Semakin tinggi fluks menurunkan selektifitas dan sebaliknya, sedangkan hal yang diinginkan dalam proses berbasis membran adalah mengoptimasi fluks dan selektifitas .

## Klasifikasi Membran
Berdasarkan struktur dan prinsip pemisahan membran dibedakan menjadi 3 (tiga) jenis yaitu  : (1) Membran  berpori  (pemisahan berdasarkan  perbedaan  ukuran partikel dengan ukuran pori membran); (2)  Membran tidak berpori (pemisahan berdasarkan perbedaan kelarutan dan kemampuan berdifusi); (3) Membran
cair (pemisahan berdasarkan sifat molekul pembawa spesifik/carrier)
Berdasarkan gradien tekanan sebagai gaya dorongnya dan pemeabilitasnya, membran  dapat  dibedakan menjadi 4 (empat) jenis yaitu (Mulder,1996): (1) Mikrofiltrasi (MF)  memiliki ukuran pori 0.05  -  10 µm dengan  tebal  10 -  200 µm,  dapat  dibuat  dari  bahan  polimer maupun keramik, beroperasi pada tekanan 0,1-2 Bar dan   batasan permeabilitas-nya lebih besar dari 50 L/m 2 .jam.bar; (2) Ultrafiltrasi (UF), memiliki ukuran pori berkisar 0.05 –  1 µm (1-  100 nm), dengan tebal 150 µm, dapat dibuat dari bahan keramik atau polimer, beroperasi pada 1-5 Bar dan batasan permeabilitas-nya 10-50 L/m 2 .jam.bar; (3) Nanofiltrasi  memiliki ukuran pori 0.01 -  5 nm, dapat dibuat dari bahan poliamida ( interfacial polymerisasi) , beroperasi pada 5-20  bar dan batasan  permeabilitas-nya mencapai  1,4  –  12 L/m 2 .jam.bar; (4) Reverse Osmosis (RO), memiliki ukuran pori   lebih kecil dari 2nm, dapat terbuat dari bahan selulosa triasetat atau aromatic poliamida, beroperasi pada tekanan antara  10-100  Bar dan batasan permeabilitas-nya mencapai 0,05-1,4 L/m 2 .jam.bar.
Jenis membran  yang dipakai pada penelitian ini  adalah  membran khitosan dari  kulit udang, yang termasuk ke dalam membran ultrafiltrasi.

## Membran Ultrafiltrasi
Membran  ultrafiltrasi (UF) adalah proses pemisahan membran untuk menghilangkan zat terlarut dengan berat molekul  tinggi, aneka koloid, mikroba sampai padatan  tersuspensi  dari  air. Ukuran  dan  bentuk  molekul  terlarut merupakan  faktor  penting,  batas berat molekul membran ( molecular weight cut-off , MWCO) adalah ukuran karakteristik pemisahan suatu membran dalam istilah berat atom (massa), sebagai ukuran pori-pori. Membran ultrafiltrasi mempunyai ukuran pori 1-
100  nm  (1000-106  MWCO), biasanya diukur dalam satuan Dalton. Satu Dalton adalah unit massa yang besarnya sama dengan 1/12 massa atom karbon-12 (yaitu satu satuan massa atom ( atomic mass unit, amu ) biasanya digunakan sebagai satuan untuk mengukur batas berat molekul (MWCO) yang dapat dipisahkan oleh membran ultrafiltrasi. Teknologi pemurnian air, menggunakan membran ultrafiltrasi dengan batas berat molekul membran (MWCO) 1000 – 20000 lazim untuk penghilangan pirogen, sedangkan berat molekul membran  (MWCO)  80.000-  100.000 untuk pemakaian penghilangan koloid. Tekanan sistem ultrafiltrasi biasanya rendah, 1-10 bar (70-700 kPa), maka dapat menggunakan pompa sentrifugal biasa. Membran ultrafiltrasi sehubungan dengan pemurnian air dipergunakan untuk menghilangkan koloid (penyebab fouling ) dan penghilangan mikroba, pirogen.
Membran ultrafiltrasi dibuat dengan mencetak polimer selulosa asetat  (CA) ataupun jenis polimer alam (kitosan) sebagai lembaran tipis. Membran khitosan mudah diperoleh karena kelarutannya yang tinggi dalam asam asetat 1% dan membran diperoleh setelah menguapkan pelarutnya. Fluks akan maksimum bila membran anisotropik, ada lapisan tipis rapat dan berpori. Membran selulosa asetat  (CA) mempunyai sifat pemisahan yang bagus tetapi dapat dirusak oleh bakteri dan zat kimia, rentan pH. Membran juga dapat terbuat dari polimer polisulfon, akrilik, polikarbonat, PVC, poliamida, piliviniliden fluorida,  kopolimer  AN-VC, poliasetal, poliakrilat dan bahan lainnya.
Struktur membrane UF secara morfologinya dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu membran simetrik dan membran asimetrik.  Membran simetrik terdiri atas membran porous/berpori dan nonporous/  tak berpori, ketebalannya berkisar antara 10 -  200 µm,  hal ini dapat menentukan ketahanan membran terhadap transfer massa. Pemisahan membran berpori
berdasarkan atas perbedaan ukuran partikel dengan ukuran pori membran. Membran tidak berpori (membrane rapat), prinsi pemisahannya berdasarkan pada perbedaan kelarutan dan kemampuan berdifusi. Membran asimetrik  terdiri dari membran berpori dan komposit, memiliki lapisan yang sangat tipis (0,1 -  1µm) pada bagian permukaannya yang berpengaruh pada fluks dan selektifitas membran. Lapisan bawah  berupa  lapisan penyangga berpori dengan ketebalan 50 -  150µm merupakan   penyangga mekanis. Membran komposit memiliki pori berukuran  kecil  (≤  0,1µm)  bertindak sebagai barrier menghasilkan fluks yang tinggi. Bagian bawah membrane
(lapisan penyangga/pendukung) memiliki ukuran pori lebih besar  dan menggunakan jenis polimer yang berbeda dengan lapisan permukaan.

## METODOLOGI PENELITIAN

## Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Kulit udang , HCl , NaOH , Pereaksi Biuret , CH 3 COOH , I 2 , KI , Alkohol , Aseton , AgNO 3 , KH 2 PO 4 , H 2 SO 4 , (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 .4H 2 O , Asam askorba,  Aquadest. Sedangkan alat – alat yang digunakan adalah Gelas ukur , Erlenmeyer , Pipet,  Labu ukur , Beaker glass , Corong , Labu Pemanas , Ayakan 80 Mesh , Oven , Desikator , Kertas saring , Thermometer , pH meter , Neraca Analitik, Pengaduk Magnetik , Spektrofotometer Fourier Transform
Inframerah (FTIR) , Spektrofotometer UV-Vis.

## Metode Penelitian
Penelitian ini terdiri dari 5 (lima) tahap yaitu :
1.  Isolasi Khitin dari kulit udang
2.  Proses Deasetilasi Khitin menjadi Khitosan
3.  Pembuatan membran Khitosan
4.  Analisa fosfat dalam air limbah Deterjen dengan spektrofotometer UV-Vis
5.  Proses pengolahan air limbah Deterjen dengan membran Khitosan dan analisis kembali hasil penurunan fosfatnya setelah pengolahan air limbah Deterjen dengan spektrofotometer UV-Vis.

## Tahapan Penelitian Isolasi Khitin dari Kulit Udang
• Pembuatan Tepung Kulit Udang
Kulit udang yang diambil dari pasar- pasar tradisional di  Jakarta pusat, dicuci dengan air yang mengalir hingga bersih kemudian direbus. Untuk menghilangkan kotorannya, setelah direbus kulit udang dicuci kembali dengan air hingga bersih kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 110 –120 o C sampai beratnya konstan. Setelah kering  kemudian digiling dan diayak menggunakan ayakan 80  Mesh. Hasil yang lewat dari ayakan  ini digunakan untuk memperoleh khitin.

## • Proses deproteinasi
Sebanyak 100 gram tepung kulit udang dimasukkan ke dalam erlenmeyer ukuran 1L dan ditambahkan larutan NaOH 3,5% dengan perbandingan 1:10 (b/v) antara sampel dengan pelarut. Campuran  dipanaskan pada suhu 65 – 70 o C  selama 4 jam sambil diaduk  pada 50  rpm.  Selanjutnya  campuran disaring, didinginkan kemudian dicuci dengan aquades sampai pH netral sehingga diperoleh khitin kasar bebas protein yang ditetapkan menggunakan uji biuret, sampai tidak  terbentuk warna ungu.

## • Proses Demineralisasi
Khitin kasar yang telah mengalami proses deproteinasi ditambah dengan HCl 1,5M  dengan  perbandingan 1 : 15 (b/v)  antara  sampel  dengan  pelarut. Campuran dipanaskan pada suhu 70 - 80 o C selama 4 jam sambil dilakukan pengadukan pada 50 rpm kemudian disaring. Padatan yang  diperoleh dicuci dengan  aquades beberapa kali sampai pH netral. Untuk mengetahui HCl yang digunakan telah habis tercuci dilakukan uji terhadap air hasil cucian dengan
memakai larutan AgNO3, sampai tidak diperoleh endapan putih (AgCl).

## • Proses Depigmentasi
Khitin yang telah mengalami demineralisasi ditambahkan etanol 70% sebanyak 100 ml dilanjutkan dengan penyaringan, pencucian kembali dengan aquades panas dan aseton untuk menghilangkan warna lalu dikeringkan pada suhu 80 o C selama 24 jam kemudian didinginkan dalam desikator lalu ditimbang. Pengeringan dan pendinginan dilanjutkan dengan penimbangan berulang kali hingga diperoleh  berat konstan.

## • Uji Khitin
Identifikasi secara kualitatif senyawa khitin dilakukan dengan uji warna Van Wesslink. Pada uji ini diambil sedikit serbuk hasil dari proses demineralisasi ditetesi dengan larutan I 2 dalam KI, apabila terjadi perubahan warna dari putih krem menjadi coklat kemudian ditetesi dengan  larutan  asam  sulfat terjadi perubahan warna menjadi violet berarti senyawa tersebut merupakan senyawa khitin.

## Proses Deasetilasi Khitin Menjadi Khitosan
Khitin yang diperoleh dari prosedur deproteinasi-demineralisasi, dilakukan deasetilasi dengan menambahkan NaOH konsentrasi 50%  dengan perbandingan 1 : 20 (b/v) antara khitin dengan pelarut. Campuran diaduk dan dipanaskan pada suhu 120 o C selama 4 jam, kemudian larutan dipisahkan, disaring kemudian dicuci dengan aquades sampai pH netral. Padatan yang diperoleh dikeringkan pada suhu 80 o C selama 24 jam. Secara kualitatif untuk  menguji adanya khitosan dapat larut sempurna dalam asam asetat maka zat tersebut merupakan khitosan. Secara kuantitatif khitosan yang diperoleh kemudian dikarakterisasi dengan menggunakan FTIR.

## Pembuatan Membran Khitosan
1.  Ditimbang sebanyak 4 gram serbuk khitosan dilarutkan dalam 200 mL asam asetat (CH 3 COOH) 1% pada suhu ruangan.
2.  Kedua bahan yang telah tercampur dihomogenkan dengan cara diaduk mengggunakan pengaduk magnetik selama 24 jam, sehingga diperoleh khitosan 2% kemudian di tuangkan dalam cetakan ( petridish diameter 9,6 cm) sebanyak 25 gram.
Kemudian cetakan yang telah terisi larutan khitosan diangin-anginkan selama 24 jam (sampai  setengah kering) selanjutnya
cetakan dimasukkan kedalam  oven  pada suhu 60 o C selama 5 jam. Memastikan membran kering sempurna, cetakan didiamkan selama 24 jam di udara terbuka.
3.  Cara melepas membran dari cetakan dengan sebelumnya merendam membran  dalam NaOH 4% selama ± 2 menit, selanjutnya direndam dengan menggunakan aqua  destilat selama  ±  5  menit, kemudian membran di lepaskan dengan hati-hati dari cetakannya.
4.  Langkah cara kerja no. 1 sampai no. 3 diulang untuk konsentrasi membran khitosan 1,3,4 dan 5%.

## Metode Analisa
Proses Pengolahan air limbah Deterjen dengan membran khitosan Membran khitosan digunakan untuk menurunkan kadar fosfat total dalam air limbah Deterjen. Sebelum membran di aplikasikan untuk menurunkan kadar fosfat dalam air limbah Deterjen, dilakukan  simulasi  penurunan  fosfat menggunakan larutan  standar fosfat (larutan KH 2 PO 4 10 ppm) Adapun tahapan cara kerjanya sebagai berikut :
1.  Membran khitosan dengan konsentrasi 1% di taruh di dalam corong Buchner sampai menutupi
seluruh lingkar dalam corong.
2.  Larutan standar fosfat (larutan KH 2
PO 4 10 ppm) dituang menggunakan corong sebanyak 50 mL dimasukan ke dalam biuret, kemudian alirannya
diatur agar jatuh  tepat  ditengah- tengah  corong Buchner yang telah dipasang membran khitosan.
3.  Permeat yang diperoleh setiap 30 menit sampai rentang waktu 2 jam (30,60, 90 dan 120 menit) diambil, selanjutnya permeat tersebut dianalisis dengan spektrofotometer UV- Vis  (λ  =  660nm),  untuk mengetahui penurunan kadar fosfat total tiap waktu tersebut di atas.
4.  Langkah no. 1 sampai no. 3 diulangi dengan konsentrasi khitosan dalam membran 2, 3, 4 dan 5%.
Berdasarkan hasil pengukuran akan diperoleh kondisi optimum konsentrasi membran khitosan dan waktu optimum penurunan kadar fosfat dalam larutan standar. Kondisi optimum yang diperoleh itu (baik konsentrasi membran khitosan dan waktu kontak) akan diaplikasi untuk mengetahui efektifitas dari membran khitosan terhadap  penurunan kadar fosfat total dalam air limbah Deterjen.

## Diagram Alir
Gambar 2. Diagram Alir pembuatan membran khitosan
Gambar 3. Penggunaan Membran
Khitosan untuk Penurunan Kadar Fosfat  dalam Larutan Standar Fosfat (Larutan KH 2 PO 4 10 ppm)

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Penelitian
Tabel 1. Absorbansi Larutan Standar Fosfat 20 ppm
Konsentrasi (ppm) Absorbansi (λ = 660 nm)
0 1 5 10 15 20 0,000 0,088 0,345 0,684 0,927 1,237
Berdasarkan grafik garis lurus yang kita dapatkan maka dapat diketahui rumus persamaan y=0.061x+0.02772 dengan r 2 =0.9971. Pada Penelitian ini
didapatkan Derajat deasetilasi dari khitosannya adalah 84.18%

## Hasil Pengukuran Fluks Membran Khitosan dengan Menggunakan Air
Pengukuran fluks membran khitosan (jumlah volume permeat yang melewati satuan luas membran dalam waktu tertentu) dilakukan dengan mengalirkan air ke dalam membran (luas membran = 6,79x10 -3 m 2 ) yang telah dipasang pada alat vakum rentang waktu 30 menit dan tekanan vacumnya sekitar 350 mbar.
Hasil yang diperoleh untuk setiap membran disajikan dalam Tabel 2 berikut ini : Tabel 2. Fluks Membran Khitosan dengan Variasi % Konsentrasi Khitosan terhadap Waktu Membran khitosan (%) Volume permeat (10-3 Lt) Fluks (Lt/m 2 .jam) 1 2 3 4 5 24,5 20,0 18,5 19,0 19,0 7,22 5,89 5,45 5,60 5,60

## Penurunan Kadar Fosfat dalam
Larutan Standar Fospat Dengan Membran Khitosan
Simulasi penurunan kadar fosfat pada larutan KH 2 PO 4 10 ppm (standar fosfat 10 ppm), data kosentrasi perlakuannya seperti Tabel 3. Hasil terbaik penurunan konsentrasi larutan standar fosfat 10 ppm dengan membran khitosan (baik konsentrasi dan waktu kontak optimum) dipakai untuk aplikasi penurunan fosfat pada air limbah Deterjen.
Tabel 3. Konsentrasi Permeat Larutan
Standar Fosfat 10 ppm Konsentrasi membran khitosan(%) Waktu Kontak (menit) Konsentrasi rata-rata 1 30 7.782551 60 6.318143 90 6.867296 120 6.251579 2 30 4.537556
60 3.93848 90 4.121531 120 4.121531 3 30 3.372686 60 2.557277 90 3.722147 120 3.738788 4 30 4.171454 60 4.054967 90 4.287941 120 4.204736 5 30 4.038326 60 3.738788 90 4.038326 120 4.121531

## Proses Pengolahan Air Limbah Deterjen dengan Membran Khitosan
Hasil permeat larutan standar fosfat 10 ppm yang dipakai simulasi  untuk menurunkan kadar fosfat menunjukkan pada konsentrasi membran khitosan 3% dan waktu kontak 60 menit penurunan konsentrasinya paling rendah. Konsentrasi membran 3% dan waktu kontak 60 menit akan diaplikasikan untuk menurunkan kadar fosfat dalam air limbah deterjen. Data penurunan konsentrasi fosfat dalam air limbah deterjen secara filtrasi menggunakan membran khitosan konsentrasi 3% dan waktu kontak 60 menit terdapat pada Tabel 4.
Tabel 4  .Konsentrasi Permeat Air Limbah Deterjen Dengan Kosentrasi 3% Khitosan dalam  membran

## Pembahasan Proses Deasetilasi  Khitin  menjadi Khitosan
Proses deasetilasi merupakan proses penghilangan  gugus  asetil  (-COCH3) dari khitin menggunakan larutan  alkali agar berubah  menjadi  gugus  amina  (- NH2). Khitin mempunyai struktur kristalin  yang panjang dengan  ikatan hidrogen yang kuat antara atom nitrogen dan  gugus karboksilat pada rantai bersebelahan (Muzzarelli, 1986). Untuk memutuskan ikatan antara gugus asetilnya dengan gugus nitrogen sehingga berubah menjadi gugus amina (-NH2) perlu digunakan natrium hidroksida  (NaOH) dengan konsentrasi
50% dan  waktu deasetilasi selama 4 jam.  Penggunaan larutan  alkali  dengan konsentrasi yang tinggi dapat mempengaruhi besarnya derajat deasetilasi  yang dihasilkan,  karena derajat deasetilasi sebanding dengan daya  adsorpsi khitosan.  Pemutusan gugus  asetil pada khitin mengakibatkan khitosan bermuatan positif sehingga dapat larut dalam asam organik (Bastaman, 1989) seperti asam asetat ataupun asam formiat.
Khitosan  yang  dihasilkan sebanyak 14,23 gram dari  proses    deasetilasi 20,35 gram serbuk khitin, ada pengurangan massa akibat mengalami proses deasetilasi sehingga diperoleh persentase perubahan khitin menjadi khitosan sebesar 84.18% dengan penampilan serbuk yang berwarna putih krem. Hasil  yang diperoleh ini sesuai dengan    penelitian sebelumnya  yaitu kadar khitosan dari khitin  kulit udang lebih besar dari 50% (Marganof, 2003).

## Pembuatan Kurva Kalibrasi Standar
Fosfat
Permeat tingkat ke Konsentrasi ulangan Rata -rata Persen (%) penurunan Konsentrasi I II III I 14.45 13.90  14.08 14.15
19.86 II 10.94 10.64  10.71 10.76 39.11 III 6.03 5.38  5.80  5.73 67.52
IV 0.57 0.34  0.44  0.46 97.40
Larutan KH 2 PO 4 digunakan sebagai standar fosfat dengan menggunakan pereaksi fosfat (Ammonium Molybdat Asam Sulfat) menghasilkan asam fosfomilibdat pada suasana asam (penambahan asam askorbat) akan mengalami reduksi menjadi molybdenum yang warna biru. Warna biru yang terjadi diukur dengan spektofotometer, dimana warna yang dihasilkan ini sebanding dengan konsentrasi fosfat dalam larutan (Effendi, 2003). Hasil pengukuran dengan alat spektofotometer berupa nilai absorbansi, sehingga dapat  dibuat kurva kalibrasi standar fosfat menggunakan larutan KH 2 PO 4 bertujuan untuk menentukan konsentrasi fosfat dari data absorbansi yang terukur menggunakan alat spektrofotometer UV- Vis (λ = 660 nm). Seperti terdapat pada Gambar 6.
Gambar 6. Grafik Hubungan Absorbansi dengan Konsentrasi Deret Standar Fosfat
Pengaruh Kosentrasi Khitosan dalam Membran terhadap Fluks Fluks dapat  diartikan  sebagai  jumlah volume  permeat  yang  melewati satuan luas membran dalam waktu tertentu dengan adanya gaya dorong dalam hal ini berupa tekanan (Mulder, 1996). Fluks (J) membran khitosan dapat dihitung
dengan menggunakan rumus :
dimana V = volume permeat, A (luas permukaan membran) = 6,79.10-3  m2 dan t (waktu) = 0,5 jam dengan tekananyang  bekerja  pada  pompa vakum  sebesar  350  mbar.  Grafik fluks membran khitosan 1%, 2%, 3%, 4% dan 5% terdapat pada gambar 7.
Gambar 7. Grafik pengaruh Khitosan dalam Membran terhadap fluks
Fluks  membran  yang  paling  besar terdapat   pada  membran  khitosan 1%,sedangkan fluks terkecil ada pada membran khitosan 3%. Semakin besar konsentrasi membran khitosan maka fluks semakin menurun, hal ini terjadi dari membran khitosan konsentrasi 1% sampai pada konsentrasi membran khitosan3%, sedangkan pada konsentrasi membran khitosan 4% dan5% nilai fluks mengalami kenaikkan kembali. Kondisi ini disebabkan pada membran khitosan1% kelarutan khitosan sangat encer sehingga menghasilkan struktur  membran dengan pori-pori yang tidak merata, sedangkan kondisi membran 2% dan 3% menghasilkan struktur membran dengan pori-pori yang lebih merata karena pada konsentrasi membran 2% kelarutan khitosan semakin baik dan melarut dengan sempurna pada membran khitosan 3%. Pada konsentrasi membran khitosan 4% dan 5% terjadi peningkatan fluks, kondisi ini
disebabkan kelarutan khitosan pada membran 4% mengalami penurunan dan pada konsentrasi membran 5% kelarutan khitosan mengalami kejenuhan dengan timbulnya gumpalan pada larutan yang menyebabkan  saat membentuk  membran  menghasilkan pori-pori  yang  tidak merata pada seluruh permukaan membran.

## Penurunan Kadar Fosfat dalam Larutan Standar
Pada penelitian ini penurunan kadar fosfat dilakukan pada larutan standar fosfat dengan konsentrasi 10 ppm menggunakan membran khitosan 1%, 2%, 3%,4% dan 5% dengan waktu kontak 30, 60, 90 dan 120 menit. Hasil optimal pada perlakuan larutan standar fosfat 10 ppm baik konsentrasi membran khitosan maupun waktu kontak akan dipilih dan diaplikasikan untuk menurunkan kadar fosfat dalam air limbah Deterjen.
Konsentrasi yang paling optimal untuk menurunkan kadar fosfat dalam larutan standar fosfat 10 ppm terdapat pada membran khitosan dengan konsentrasi 3% dan waktu kontak maksmum pada 60 menit, sehingga kondisi ini dipakai untuk menurunkan kadar fosfat dalam air limbah Deterjen. Hasil perlakuan standar fosfat 10 ppm dengan membran khitosan3% dan waktu kontak 60 menit seperti pada Tabel 5. berikut ini:
Tabel 5.Konsentrasi Standar Fosfat10 ppm sebelum dan setelah perlakuan
Proses Pengolahan Air Limbah Deterjen dengan Membran Khitosan
Membran khitosan 3% dan waktu kontak 60 menit merupakan kondisi optimal, sehingga diaplikasikan untuk menurunkan fosfat total dalam air limbah Deterjen.
Gambar 8. Reduksi fosfat dalam limbah detergen dengan filtrasi bertingkat
Konsentrasi  fosfat  dalam  air  limbah Deterjen  sebelum  perlakuan  17.67 ppm, menurun secara perlahan-lahan sampai konsentrasi 0.46 ppm (turun sampai97.40%) setelah 4  kali filtrasi secara bertingkat menggunakan membran khitosan  3% dan waktu kontak 60 menit. Penurunan fosfat dalam jumlah yang sedikit oleh membran khitosan pada setiap tingkat penyaringan disebabkan air limbah Deterjen selain memiliki kandungan fosfat juga tercampur material lain seperti lemak yang terikat oleh gugus hidrofob dari detergen selama proses pencucian ataupun surfaktan penyusun detergen itu sendiri, sehingga saat dilakukan filtrasi tidakhanya tersaring fosfat tetapi material lainnya ikut tersaring menyebabkan terjadi fouling (proses terbentuknya lapisan oleh material yang tidak diinginkan pada permukaan membran). Pengendapan material lain pada permukaan membran menyebabkan penurunan kinerja membran terutama sifat kationik dan kereaktifan membran  khitosan (Argin- Soysal et al. 2007) tidak berfungsi secara optimal mengikat fosfat yang terdapat pada air limbah Deterjen. Fosfat hanya sedikit yang tertahan pada proses filtrasi I dengan membran khitosan sehingga proses filtrasi dilanjutkan sampai kadar fosfat dalam
Permeat tingkat ke Absorbansi  Konsent rasi (ppm) Persen (%) Penurunan Konsentrasi Sebelum filtrasi 0.684 10.00 0 I 0.197 2.56 74.4 II 0.040 Tak terdeteksi Tak terdeteksi
air limbah Deterjen dapat turun menjadi0.46 ppm yaitu setelah dilakukan filtrasi empat kali. Nilai pH sebelum perlakuan dengan membran khitosan yaitu 9 dan setelah perlakuan nilai pH menjadi 8, ini menunjukan selain mengikat fosfat membran khitosan juga dapat menurunkan pH, pada pH tinggi gugus amina pada khitosan mengalami deprotonasi sehingga menyebabkan terjadi penurunan pH.

## KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang diperoleh  dan  pembahasan  maka simpulan dari penelitian ini adalah : 1.  Tingkat kemurnian khitosan yang
diperoleh dari kulit udang, berdasarkan  perhitungan  derajat deasetilasinya adalah sebesar
84.18%.
2.  Konsentrasi khitosan 3% merupakan konsentrasi optimum untuk membuat membran khitosan. Membran mampu menurunkan kadar fosfat total dalam air limbah deterjen hingga 97.40% dalam waktu kontak 60 menit.
3. Fluks terbaik membran yaitu membran khitosan 3% dengan fluks 5.45 L/m2 jam secara optimal dapat menurunkan kadar fosfat total.

## Saran
1.  Khitosan digunakan sebagai membran pada penelitian ini mempunyai penampilan fisik seperti plastik PE, sehingga perlu dilakukan penelitian lebih lanjut menggunakan larutan khitosan untuk melapisi buah- buahan segar sehingga pelapisan dengan lilin yang sebelumnya digunakan dapat  diganti dengan senyawa khitosan.
2.  Khitosan  yang  digunakan  pada penelitian  ini  berasal  dari  kulit udang dengan menggunakan pelarut kimia dalam isolasinya, sehingga diharapkan peneliti  yang  lain  lagi untuk  mendapatkan  khitosan  dari kulit  udang dengan diisolasi
menggunakan alternatif lain selain pelarut kimia misalnya memakai enzim.
3.  Menggunakan peralatan yang lebih baik, seperti sumber tekanan dari atas, pemasangan membrane bukan dengan corong Buchner melainkan menggunakan kolom yang lebih permanen.

## DAFTAR PUSTAKA
Argin-Soysal, S. Kofinas P, Martin, L. 2007, Effect of Complexation Condition on Xanthan-Chitosan Polyelectrolyte Complex Gel. Food Hydrocolloids. 23: 202-209 Bastaman, S. 1989, Studies on degradation and extraction of Chitin and Chitosan from prawn shells, and the queens. University of Bfelas, England.
Betha, S., Setyahadi, S, Suryadi, H. 2009. AMOBILISASI SEL LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS FNCC116 UNTUK DEMINERALISASI LIMBAH KULIT UDANG DALAM PENGOLAHAN KITIN. Majalah Ilmu Kefarmasian, Vol. VI, No. 3, 119 – 131. Effendi,  H.  2003, Telaah  Kualitas  Air Bagi  Pengelolaan  Sumber  Daya danLingkungan Perairan. Kanisius Yogyakarta. Hammer, M.J., Viessman, W. 2005.
Water Supply and Pollution Control.
Hargono, Abdullah, Sumantri, I. 2008. PEMBUATAN KITOSAN DARI LIMBAH CANGKANG UDANG SERTA APLIKASINYA DALAM MEREDUKSI KOLESTEROL LEMAK KAMBING. Reaktor, Vol. 12 No. 1. 53-57
Kurita, Keisuke, 2006, Chitin and Chitosan : Functional Biopolymer Mahida, 1995, Pencemaran Air dan Pemanfaatan Limbah Industri, Jakarta CV.Rajawali Mak, A. & Sun, S., 2008, Intelligent Chitosan-based Hydrogels as
Multifunctional Material.
Cambridge. RSC. 447-461.
Marganof, 2003. Potensi Limbah Udang Sebagai Penyerap Logam Berat (Timbal, Kadmiun dan Tembaga) di Perairan. Jurnal Program Pasca Sarjana (S3) IPB, 12(2):172-184.. Meriatna, 2008, Penggunaan Membran Khitosan Untuk Menurunkan Kadar Logam Krom (Cr) dan Nikel (Ni) dalam Limbah Cair Industri Pelapisan Logam. Tesis Teknil Kimia Universitas Sumatera Utara. Mulder, M., 1996, Basic Principles of Membrane Technology. 2nd edition., London, Kluwer Academic
Publishers Netherlands. Muzzarelli, R. 1986, Filmogenik
properties of chitin/chitosan. En “Chitin in nature and Technology”
Editor for Muzzarelli, R.,Jeniaux, G. Ed Plenum Press. Nueva York.. Saefumillah A, 2006, The Release of Organik Phosphorus from Aquatic Sediments. Water Studies Center, School of Chemistry, Clayton
Victoria, Monash University.
Soemirat Y, 2003, Toksikologi Lingkungan. Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Yunarsih, N.M. 2013. EFEKTIFITAS MEMBRAN KHITOSAN DARI KULIT UDANG GALAH (Macrobanchium rosenbergii) UNTUK MENURUNKAN FOSFAT DALAM AIR LIMBAH LAUNDRY. Tesis. PPs, Unud. Bali http://eprints.undip.ac.id